李恩浩

摘 要：河流底泥重金屬污染已成為嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，本文從河流底泥重金屬來(lái)源、危害、評(píng)價(jià)方法和治理措施介紹了河流底泥重金屬污染治理的研究進(jìn)展。地積累指數(shù)法可以直觀的分析各重金屬的污染程度，潛在生態(tài)危害指數(shù)法能夠準(zhǔn)確地的評(píng)價(jià)重金屬的潛在生態(tài)危害，兩者結(jié)合使用能夠形成相對(duì)完整的評(píng)價(jià)體系。生物修復(fù)技術(shù)主要通過(guò)植物，微生物和動(dòng)物對(duì)重金屬的吸附、轉(zhuǎn)化和固定作用去除底泥中的重金屬，耗能低且對(duì)環(huán)境友好，應(yīng)用前景廣泛，可成為我國(guó)河流底泥重金屬污染生態(tài)修復(fù)的重要技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：河流底泥;重金屬;研究進(jìn)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量重金屬污染物排入河流，形成富含重金屬的河流底泥。重金屬污染具有隱蔽性強(qiáng)、毒性大、危害期長(zhǎng)和不可逆轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，給河流生態(tài)系統(tǒng)和人體健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。此外，重金屬污染的河流底泥可作為污染源對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)和人體造成二次污染。本文將從河流底泥重金屬來(lái)源，危害，評(píng)價(jià)方法和治理措施介紹了河流底泥重金屬污染治理的研究進(jìn)展，為我國(guó)河流生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)支撐。

一、河流底泥重金屬來(lái)源

河流底泥（沉積物）是河流系統(tǒng)的重要組成部分，可作為“匯”富集進(jìn)入河流的污染物。河流底泥中重金屬的來(lái)源包括自然來(lái)源和人為干擾輸入。重金屬作為地殼構(gòu)成的組成元素，在河流底泥中分布廣泛;人為干擾輸入主要包括工業(yè)污染、城鎮(zhèn)污水、農(nóng)業(yè)污染和大氣污染物沉降等。圖1為河流底泥重金屬的人為干擾輸入源圖。

河流底泥重金屬污染源的識(shí)別，微觀上對(duì)重金屬在底泥中的轉(zhuǎn)化行為及其與水生生物的關(guān)系等方面的機(jī)理研究提供相應(yīng)支撐;宏觀上對(duì)底泥環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及對(duì)污染底泥治理提供重要依據(jù)。

二、底泥重金屬的污染及危害

重金屬一般指密度大于5.0g/cm3的金屬，主要包括鋅（Zn）、銅（Cu）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎳（Ni）以及類金屬砷（As）等。重金屬污染是指重金屬及其化合物在環(huán)境中造成的污染。

重金屬進(jìn)入水體后，大部分與懸浮物快速結(jié)合，最終沉入底泥。底泥是河流重金屬污染物的主要?dú)w宿。當(dāng)?shù)啄嗟臈l件發(fā)生變化時(shí)，底泥中的重金屬重新轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)釋放到水體中。

河流底泥中的重金屬具有較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)入水體的重金屬不能被生物降解，通過(guò)食物鏈產(chǎn)生生物富集濃縮效應(yīng)在生物體內(nèi)累積，最終影響河流生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。重金屬可通過(guò)兩種途徑進(jìn)入生物體中，一種是重金屬的游離分子和簡(jiǎn)單絡(luò)離子直接被生物體吸收，并在生物體內(nèi)產(chǎn)生危害，另一種是河流底棲動(dòng)物攝食沉積物，通過(guò)食物鏈傳遞富集。世界八大公害事件之一的“水俁病”的病因是水俁灣附近居民長(zhǎng)期食用被汞嚴(yán)重污染的水產(chǎn)所致。

三、河道底泥重金屬污染評(píng)價(jià)方法

目前，國(guó)內(nèi)外河流底泥重金屬污染的評(píng)價(jià)方法有多種，常用方法有地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法。

（一）地積累指數(shù)法

地積累指數(shù)法側(cè)重點(diǎn)在于模擬重金屬分布的自然變化特征，不僅考慮了自然地質(zhì)過(guò)程造成的背景值的影響，同時(shí)也考慮了人為活動(dòng)對(duì)重金屬污染的影響，是評(píng)價(jià)河流底泥重金屬污染程度的重要參數(shù)。

地積累指數(shù)法的計(jì)算公式如下：。其中，Cn為元素n在沉積物中的含量;Bn為沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值;k為考慮各地巖石差異可能會(huì)引起背景值的變動(dòng)而取的系數(shù)（一般取值為1.5）。

根據(jù)地質(zhì)累積指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，河流底泥重金屬污染程度可分為7個(gè)級(jí)別：當(dāng)Igeo<0時(shí)，污染級(jí)別為0級(jí)，表明河流底泥無(wú)污染;當(dāng)0≤Igeo<1時(shí)，污染級(jí)別為1級(jí)，表明河流底泥無(wú)污染到中度污染;當(dāng)1≤Igeo<2時(shí)，污染級(jí)別為2級(jí)，表明河流底泥中度污染;當(dāng)2≤Igeo<3時(shí)，污染級(jí)別為3級(jí)，表明河流底泥中度污染到強(qiáng)污染;當(dāng)3≤Igeo<4時(shí)，污染級(jí)別為4級(jí)，表明河流底泥強(qiáng)污染;當(dāng)4≤Igeo<5時(shí)，污染級(jí)別為5級(jí)，表明河流底泥強(qiáng)污染到極強(qiáng)度污染;當(dāng)Igeo≥5時(shí)，污染級(jí)別為6級(jí)，表明河流底泥極強(qiáng)污染。

（二）潛在生態(tài)危害指數(shù)法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法側(cè)重點(diǎn)在于評(píng)估重金屬對(duì)環(huán)境生態(tài)效應(yīng)的影響，主要是基于不同重金屬具有不同的生物毒性，從而造成不同的生態(tài)危害。

潛在生態(tài)危害指數(shù)法的計(jì)算公式如下：

其中，為潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù);為某一種金屬的毒性響應(yīng)系數(shù);為單向污染系數(shù);為表層土壤重金屬濃度實(shí)測(cè)值;為參比值。

根據(jù)潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，河流底泥重金屬污染程度可分為4個(gè)級(jí)別：當(dāng)時(shí)，表明河流底泥為非污染;當(dāng)時(shí)，表明河流底泥為輕微污染;當(dāng)時(shí)，表明河流底泥為中度污染;當(dāng)時(shí)，表明河流底泥為重度污染。

每種評(píng)價(jià)方法都有自身的適用范圍，單一的評(píng)價(jià)方法往往具有局限性，不能客觀地反應(yīng)真實(shí)情況。因此，在實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中，往往采用兩種或兩種以上的方法綜合評(píng)價(jià)。地積累指數(shù)法可以直觀的分析各重金屬的污染程度，潛在生態(tài)危害指數(shù)法能夠準(zhǔn)確地的評(píng)價(jià)重金屬的潛在生態(tài)危害，兩者結(jié)合使用能夠形成相對(duì)完整的評(píng)價(jià)體系。

四、河流底泥重金屬的處理方法

污染的沉積物會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，并對(duì)水生生物和人體造成危害。根據(jù)技術(shù)原理的不同，河流底泥重金屬的處理方法分為物理修復(fù)技術(shù)，化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。

（一）物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)能夠快速高效地解決河流底泥重金屬污染的問(wèn)題，但其可實(shí)施性受環(huán)境因素限制較大，并會(huì)對(duì)水生生物的棲息環(huán)境造成影響，破壞河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡。常用的物理修復(fù)技術(shù)包括底泥疏浚技術(shù)和覆蓋技術(shù)。

（1）底泥疏浚技術(shù)。底泥疏浚技術(shù)是利用機(jī)械的措施挖除河流表層污染底泥以減少底泥污染物釋放的技術(shù)，見效快且效果好，但疏浚的費(fèi)用及疏浚后的底泥處理費(fèi)用都比較昂貴，并且對(duì)河流水生生物的棲息環(huán)境造成直接破壞，這些成為限制底泥疏浚技術(shù)使用的因素。美國(guó)馬薩諸塞州的New Bedfold港利用底泥疏浚技術(shù)有效地解決了沉積物中的重金屬的釋放污染水體的問(wèn)題。